一种双塔双循环半干法脱硫装置及工艺与应用的制作方法

1.本发明属于烟气脱硫技术领域，具体提供一种双塔双循环半干法脱硫装置及工艺与应用。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。
3.目前，为了应对国家日益严峻的环保要求，cfb循环流化床半干法脱硫技术以它独特的优势脱颖而出，它不但结合了干法脱硫工艺的优点，如流程简单、占地少、检修运行维护方便等，而且克服了湿法脱硫的缺点，如不产生废水、烟囱无需做防腐处理、烟囱出口排气透明，无明显的“白龙”现象等；cfb循环流化床半干法烟气脱硫是一种适合我国国情的脱硫技术，它不仅适合大型，而且对中小型工业锅炉的so2污染和烟尘同步治理是一种理想的方法。
4.cfb循环流化床半干法烟气脱硫是以氢氧化钙(或者氧化钙消化成氢氧化钙)作为吸收剂的半干法烟气脱硫技术，主要有几个部分组成，包括：烟道系统、吸收塔系统，脱硫布袋除尘器系统，吸收剂储存及供应系统、物料再循环系统、脱硫副产物排放系统、工艺水系统、压缩空气系统、蒸汽系统及电气仪控系统等组成。
5.锅炉烟气从空预器出口经烟道进入脱硫塔的底部，在脱硫塔里，烟气与氢氧化钙固体颗粒、内外循环的产物(灰)充分迅速混合，发生反应，烟气中的酸性气体被脱除，净化反应后的烟气从吸收塔顶部侧向排出，经袋式除尘器除尘后经引风机排入烟囱。在吸收塔底部设一套喷水装置，向烟气喷入定量雾化水，一方面优化反应温度，提高烟气含湿量，另一方面，在固体尘粒表面形成液膜有利于污染物的脱除反应，创造较高的污染物脱除效果。且工艺水系统在不脱硫时还兼作布袋除尘器的超温保护。
6.发明人发现，cfb循环流化床半干法烟气脱硫工艺效率不高，一般钙硫比在(1.3
‑
1.5)的情况下，实际脱硫效率只有95％，远远低于湿法的脱硫效率，所以实用性不高，此时若想增大脱硫效率，只能将钙硫比增大数倍，但是半干法脱硫的极限效率也就是98.25％，也就是说原始二氧化硫浓度不能超过2000mg/nm3，如果原始二氧化硫浓度超过2000mg/nm3，只通过半干法脱硫系统是无法稳定的将二氧化硫浓度控制在35mg/nm3以下的，所以cfb循环流化床半干法烟气脱硫工艺无法适应煤质含硫量较高的工况即原始二氧化硫浓度超过2000mg/nm3的工况。


技术实现要素：

7.针对现有技术中cfb循环流化床半干法烟气脱硫工艺无法适应煤质含硫量较高的工况即原始二氧化硫浓度超过2000mg/nm3的工况的问题。
8.本发明一个或一些实施方式中，提供一种双塔双循环半干法脱硫装置，包括一级半干法脱硫塔和二级半干法脱硫塔，二者通过连接烟道相连，所述一级本干法脱硫塔包括烟气入口，用于接通工艺烟气管道；
9.所述一级半干法脱硫塔二级半干法脱硫塔烟气出口与旋转喷吹布袋除尘器相连，所述旋转喷吹布袋除尘器底部向一级半干法脱硫塔和二级半干法脱硫塔中输送脱硫灰。
10.本发明一个或一些实施方式中，提供一种双塔双循环半干法脱硫工艺，所述双塔双循环半干法脱硫工艺在上述双塔双循环半干法脱硫装置中进行，包括如下步骤：
11.将一级半干法脱硫塔和二级半干法脱硫塔烟气通入旋转喷吹布袋除尘器中，在一级、二级流化风的作用下，旋转喷吹布袋除尘器中未反应完全的脱硫灰再次返回一级半干法脱硫塔和二级半干法脱硫塔中进一步反应。
12.本发明一个或一些实施方式中，提供上述双塔双循环半干法脱硫装置或上述双塔双循环半干法脱硫工艺在高工况脱硫中的应用；
13.所述高工况脱硫即原始二氧化硫浓度超过2000mg/nm3。
14.上述技术方案中的一个或一些技术方案具有如下优点或有益效果：
15.1)本发明公开的双塔双床层循环半干法脱硫装置，在钙硫比在(1.3
‑
1.5)的工况下，烟气通过双塔双床层循环半干法脱硫装置，每级脱硫塔脱硫效率按照95％考虑，故通过两级脱硫塔烟气内的污染物去除率极高，高达99.75％，
16.2)本发明中，二级半干法吸收塔利用一级半干法吸收塔未反应的逃逸的消石灰，继续在二级半干法脱硫塔内参与反应，吸收剂在两级脱硫塔内延长加强了气固接触并不断更新吸收剂反应表面，消石灰的利用率极高，降低了运行成本，本装置解决了行业内半干法脱硫系统不适用于高硫煤脱硫的工况，大大的提高了半干法的脱硫效率。
17.3)本发明所述的方法没有设置新的装置，只需将现有技术中的装置，如半干法脱硫塔、旋转喷吹布袋除尘器等进行组合，并对应进行管道之间的连接即可完成，工艺改造成本低，实用性大，适合工业使用。
附图说明
18.构成本公开一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
19.图1为本发明的实施例1所示的双塔双循环半干法脱硫工艺流程示意图；
20.图2为流化自平衡灰斗流化风机运行流程图。
21.图3为外循环返料空气斜槽流化风机运行流程图。
22.其中，1.消石灰仓；2.一级半干法脱硫塔；3.二级半干法脱硫塔；4.旋转喷吹布袋除尘器；5.一级外循环返料空气斜槽；6.二级外循环返料空气斜槽；7.一级流化自平衡灰斗；8.二级流化自平衡灰斗；9.工艺水系统中的高压回流喷枪；10.消石灰输送斜槽；11.流化自平衡灰斗流化风机；12.外循环返料空气斜槽流化风机；13.连接烟道；
具体实施方式
23.下面将对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本公开的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本公开的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
24.针对现有技术中cfb循环流化床半干法烟气脱硫工艺无法适应煤质含硫量较高的工况即原始二氧化硫浓度超过2000mg/nm3的工况的问题。
25.本发明一个或一些实施方式中，提供一种双塔双循环半干法脱硫装置，包括一级半干法脱硫塔2和二级半干法脱硫塔3，二者通过连接烟道13相连，所述一级本干法脱硫塔2包括烟气入口，用于接通工艺烟气管道；
26.所述一级半干法脱硫塔2、二级半干法脱硫塔3烟气出口与旋转喷吹布袋除尘器4相连，所述旋转喷吹布袋除尘器4底部向一级半干法脱硫塔2和二级半干法脱硫塔3中输送脱硫灰。
27.本发明所述的双塔是指两级脱硫塔，双循环是指未反应完全的脱硫灰向两级脱硫塔中循环，双循环系统可以使未反应完全的脱硫灰完全反应，在无需很高的钙硫比的情况下，大大提高了脱硫效率。
28.进一步地，所述工艺烟气管道出口处有空预器，一级半干法脱硫塔2进口与空预器出口的烟道连接，所述二级半干法脱硫塔3入口有均相导流装置，一级半干法脱硫塔2出口与二级半干法脱硫塔3入口均相导流装置连接。
29.进一步地，二级半干法脱硫塔3出口侧向垂直连接旋转喷吹布袋除尘器4；
30.优选的，还包括消石灰仓1，所述消石灰仓1一级半干法脱硫塔2，以向一级半干法脱硫塔2中输送消石灰；
31.优选的，所述消石灰仓1从底部向一级半干法脱硫塔2中输送消石灰。
32.优选的，所述旋转喷吹布袋除尘器4有两个，二级半干法脱硫塔3依次连接一级旋转喷吹布袋除尘器和二级旋转喷吹布袋除尘器，所述一级旋转喷吹布袋除尘器向一级半干法脱硫塔2中输送脱硫灰，所述二级旋转喷吹布袋除尘器向二级半干法脱硫塔3中输送脱硫灰；
33.优选的，所述旋转喷吹布袋除尘器4下方有循环返料空气斜槽，朝向半干法脱硫塔方向；
34.优选的，所述旋转喷吹布袋除尘器4下方有流化自平衡灰斗；
35.进一步优选的，所述流化自平衡灰斗一端连接循环返料空气斜槽，一端连接灰库；
36.进一步优选的，所述流化自平衡灰斗通过充气筒与循环返料空气斜槽、灰库相连。
37.具体的，两级旋转喷吹布袋除尘器底部对应设两级流化自平衡灰斗，一级流化自平衡灰斗7通过一级充气筒与一级外循环返料空气斜槽5连接，二级流化自平衡灰斗8通过二级充气筒与二级外循环返料空气斜槽6连接；
38.具体的，以一级循环为例，一级外循环返料空气斜槽5与一级半干法脱硫塔文丘里段下方筒体连接，用于将一级流化自平衡灰斗7所储存的循环脱硫灰输送至一级半干法脱硫塔2内参与反应；进一步地，一级反应完全的脱硫灰通过一级仓泵外排至灰库；
39.进一步地，如图3所示，外循环返料空气斜槽均对应外循环返料空气斜槽流化风机12，所述外循环返料空气斜槽流化风机12包括两级斜槽流化风机，一级斜槽流化风机通过一级斜槽蒸汽加热器后与一级外循环返料空气斜槽5底部流化槽连接；二级斜槽流化风机通过二级斜槽蒸汽加热器后后与二级外循环返料空气斜槽6底部流化槽连接；进一步地，斜槽流化风机宜选择15kpa的罗茨风机，用于提供流化风，防止循环脱硫灰流动性差造成板结。
40.进一步地，如图2所示，流化自平衡灰斗流化风机11，所述流化自平衡灰斗流化风机11包括两级灰斗流化风机。一级灰斗流化风机通过一级灰斗蒸汽加热器后与一级流化自
平衡型灰斗底部流化槽连接；二级灰斗流化风机通过二级灰斗蒸汽加热器与二级流化自平衡型灰斗底部流化槽连接；进一步地，灰斗流化风机宜选择40kpa的罗茨风机，用于提供流化风，防止灰斗壁板温度过低使脱硫灰中的水分冷凝出来，造成灰斗结块。
41.优选的，还包括工艺水系统，所述工艺水系统用于向一级半干法脱硫塔2中喷水；
42.优选的，所述一级半干法脱硫塔2底部安装高压回流喷枪，工艺水从高压回流喷枪进入一级半干法脱硫塔2；
43.进一步优选的，所述一级半干法脱硫塔2烟气进口位于塔底，烟气进口处有文丘里扰流结构，所述文丘里扰流结构上方为锥形段，高压回流喷枪安装于锥形段。
44.进一步地，所述工艺水系统采用高压回流式喷枪，所述喷枪与一级半干法脱硫塔2文丘里上部的锥体连接，其作用是将进入吸收塔的高温烟气经喷水减温后使烟温降低至脱硫效率最高且保证吸收塔不腐蚀的最佳温度，使消石灰和so2的反应为快速的离子反应，从而提高脱硫效率。进一步地，所述喷枪连接有多级离心水泵，所述多级离心水泵连接工艺水箱。
45.优选的，还包括烟囱，所述旋转喷吹布袋除尘器4上方有风机，引出净化气进入烟囱。
46.优选的，所述消石灰仓1本体设有脉冲布袋除尘器和安全平衡阀，以维持粉仓内压力的稳定性；
47.进一步的，所述消石灰仓1还设有雷达料位计及高、低料位来检测粉仓料位。
48.进一步地，所述的消石灰仓1采用斜槽进料方式，消石灰进料斜槽与一级半干法脱硫塔2文丘里下方筒体连接，二级半干法脱硫塔3则利用一级半干法脱硫塔2内未反应逃逸的消石灰，继续在二级半干法脱硫塔3内参与反应，这样消石灰在两级脱硫塔内的不论是内循环倍率还是外循环倍率均是传统半干法脱硫塔的两倍，极大化地增加了消石灰的利用率，在保证两级脱硫效率99.75％的前提下，降低了反应的钙硫摩尔比，节省了运行成本；进一步地，进料斜槽与消石灰粉仓通过消石灰调节变频供料装置连接。
49.本发明一个或一些实施方式中，提供一种双塔双循环半干法脱硫工艺，所述双塔双循环半干法脱硫工艺在上述双塔双循环半干法脱硫装置中进行，包括如下步骤：
50.将一级半干法脱硫塔2和二级半干法脱硫塔3烟气通入旋转喷吹布袋除尘器4中，在一级、二级流化风的作用下，旋转喷吹布袋除尘器4中未反应完全的脱硫灰再次返回一级半干法脱硫塔2和二级半干法脱硫塔3中进一步反应；
51.优选的，反应完全的脱硫灰经过流化自平衡灰斗进入灰库。
52.优选的，还包括喷淋水步骤：
53.所述的工艺水系统通过高压回流喷枪向一级吸收塔文丘里喷入雾化水，用于降低一级吸收塔内的烟气温度；
54.优选的，通过设定脱硫塔的温度来确定喷入雾化水量。
55.优选的，还包括消石灰输送步骤：由消石灰仓1中向一级半干法脱硫塔2中输送消石灰，二级半干法脱硫塔3利用一级脱硫塔未反应的逃逸的消石灰；通过两级脱硫塔的双循环，一级半干法脱硫塔2和二级半干法脱硫塔3内部吸收剂浓度较高，循环灰颗粒间的剧烈摩擦，使得被钙盐硬壳所覆盖的未反应部分吸收剂重新裸露出来继续参加反应。
56.具体的，本发明提供如下几个实施例，
57.实施例1
58.设计某电厂循环流化床锅炉130t/h,实施本发明所述一种双塔双床层循环半干法脱硫装置，其工艺流程如图一所示。
59.具体设计依据如下；
60.燃煤含硫量：≤1.6％
61.原始二氧化硫浓度：4000mg/nm362.锅炉烟气量：250000m3/h(工况)
63.应用本发明一种双塔双床层循环半干法脱硫装置，用cems在线监测脱硫处理的烟气so2排放浓度指标如下；
64.当锅炉满负荷的工况下，连续监测烟囱处烟气中so2排放浓度稳定持续≤35mg/m3,根据一级和二级脱硫塔的床压不同，so2排放浓度在20
‑
30间波动；
65.一种工况一级脱硫塔床压1000pa，二级脱硫塔床压1200pa，so2排放浓度稳定持续≤30mg/m3，脱硫效率为99.25％；
66.另一种工况一级脱硫塔床压1320pa，二级脱硫塔床压1400pa，so2排放浓度稳定持续≤20mg/m3，脱硫效率为99.50％；
67.这两种工况下，消石灰的耗量是相同的，脱硫剂耗量约1.02t(计算钙硫比＝1.2)，由于普通半干法钙硫比一般在1.5以上，本发明消石灰的利用率极高，是普通半干法消石灰利用率的1.25倍。
68.实施例2设计某电厂循环流化床锅炉260t/h,实施本发明所述一种双塔双床层循环半干法脱硫装置，其工艺流程如图一所示。
69.具体设计依据如下；
70.燃煤含硫量：≤2.0％
71.原始二氧化硫浓度：5000mg/nm372.锅炉烟气量：498000m3/h(工况)
73.应用本发明一种双塔双床层循环半干法脱硫装置，用cems在线监测脱硫处理的烟气so2排放浓度指标如下；
74.当锅炉满负荷的工况下，连续监测烟囱处烟气中so2排放浓度稳定持续≤30mg/m3,根据一级和二级脱硫塔的床压不同，so2排放浓度在20
‑
30间波动；
75.一种工况一级脱硫塔床压1350pa，二级脱硫塔床压1500pa，so2排放浓度稳定持续≤30mg/m3，脱硫效率为99.40％；
76.另一种工况一级脱硫塔床压1500pa，二级脱硫塔床压1500pa，so2排放浓度稳定持续≤20mg/m3，脱硫效率为99.60％；
77.这两种工况下，消石灰的耗量是相同的，脱硫剂耗量约2.75t(计算钙硫比＝1.2)。由于普通半干法钙硫比一般在1.5以上，故本发明消石灰的利用率极高，是普通半干法消石灰利用率的1.25倍。
78.通过实例1及实例2可以看出，本发明具有良好的操作弹性。当需要提高脱硫效率时，无需增加任何设备，只要根据运行中的实际工况通过调节一级、二级返料斜槽上的电动调节阀的开度，调节一级、二级半干法脱硫塔的压降来控制so2最终排放浓度，这是因为床层厚度越高，内部高密度湍动流化床塔致密床层颗粒的吸附作用更强，喷入的水分会迅速
蒸发，使消石灰和so2的反应为快速的离子反应，吸收剂利用率就越大，这样吸收剂颗粒反应界面在吸收塔内部不断摩擦，碰撞更新，极大强化了脱硫反应的传热和传质；提高脱硫效率的同时，降低了吸收剂的耗量，保证污染物稳定持续达标；
79.如图1所示，本实施例提供一种双塔双循环半干法脱硫工艺，包括如下步骤：
80.1)双循环脱硫过程：
81.将烟气通入一级半干法脱硫塔2中，从一级半干法脱硫塔2、二级半干法脱硫塔3出来的、含有一定的未被反应的吸收剂的脱硫灰，被气流夹带从一级半干法脱硫塔2、二级半干法脱硫塔3顶部出口排出，经旋转喷吹布袋除尘器4，进行气固分离。根据一级半干法脱硫塔2、二级半干法脱硫塔3内压降信号，一级、二级灰斗中脱硫灰下落至灰斗下的一级、二级充气筒，脱硫灰绝大部分进入一级、二级脱硫灰循环系统的返料空气斜槽，进入一级外循环返料空气斜槽5、二级外循环返料空气斜槽6的脱硫灰在一级、二级流化风的作用下，返回到一级、二级吸收塔内参与进一步的化学反应，以增加脱硫剂在吸收塔内的停留时间，降低运行成本；
82.2)工艺水喷淋过程：
83.所述的工艺水系统通过高压回流喷枪与一级半干法脱硫塔2文丘里上部锥段连接，喷入的雾化水用于降低一级吸收塔内的烟气温度，由于烟气温度的降低及湿度的增加，使得烟气中的so2等酸性气体分子更容易在吸收剂的表面冷凝、吸附并离子化，对提高脱硫效率非常有利，通过设定脱硫塔的温度来确定喷入雾化水量。
84.3)消石灰储存及供应过程：
85.所述的消石灰通过消石灰仓1进料输送斜槽与一级半干法脱硫塔2的文丘里下部筒体连接，用于向一级半干法脱硫塔2内提供新鲜的吸收剂，二级半干法脱硫塔3则利用一级半干法脱硫塔2未反应的逃逸的消石灰即可；这样通过两级脱硫塔的双循环，两脱硫塔内部吸收剂浓度较高，循环灰颗粒间的剧烈摩擦，使得被钙盐硬壳所覆盖的未反应部分吸收剂重新裸露出来继续参加反应(表面更新作用)。同时，新鲜吸收剂的连续补充和大量脱硫灰的循环，经过增湿混合，使吸收剂在脱硫塔中始终维持着较高的有效浓度，这就确保了较高的吸收效率。两级脱硫塔的脱硫效率可以高达99.75％；
86.所述步骤1)、2)、3)交替或同时进行。
87.实施例2
88.本实施例提供一种双塔双循环半干法脱硫工艺，与实施例1区别在于，步骤1)中，不进行循环，即不将未反应完全的脱硫灰重新通入脱硫塔中进行反应。
89.结果发现：若经过后面布袋除尘器分离下的未反应完全的脱硫灰不通过返料斜槽返回脱硫塔，这种工况首先会导致脱硫塔的脱硫效率极低，即脱硫塔只保留了内循环，消石灰只能通过吸收塔上部的回流装置在烟气流中沿塔内壁返回，而未反应完全或逃逸的消石灰，没有通过外循环再次进入脱硫塔内参与反应；吸收塔内的床层厚度主要依靠大量的通过除尘器捕捉分离下来的脱硫灰建立的，若大部分固体颗粒没有通过外循环返料斜槽返回脱硫塔，导致塔内床层太薄弱，固气比太低，无法保证很高的脱硫效率；其次，消石灰的利用率极低，钙硫比会大大升高，增加后期运行成本。脱硫塔内循环倍率只有30
‑
50，而外循环倍率高达150
‑
200，所以若不将未反应完全的脱硫灰重新通入脱硫塔中进行反应，仅依靠内循环，新鲜消石灰的耗量将急剧增加，不经济。外循环主要是为了在脱硫塔内建立致密的床层
厚度，加强气固接触，让吸收剂在脱硫塔内激烈的碰撞，不断地更新反应表面，提高效率的同时，又降低了耗量，一举两得。
90.实施例3
91.本实施例提供一种双塔双循环半干法脱硫工艺，与实施例1区别在于，步骤1)中，向两个干法脱硫塔中均通入消石灰。
92.结果发现：若向两级脱硫塔均通入消石灰，首先会增加投资成本，需要两套消石灰粉仓及粉仓附属设备、两套消石灰斜槽进料装置；其实只向一级脱硫塔通入新鲜的消石灰和两级脱硫塔均通入消石灰脱硫效果是一样的，原始二氧化硫浓度确定，那么消石灰的耗量就是定值(有小范围波动是正常的)，因为一级和二级脱硫塔是串联在一起的，所以把消石灰的分两次分别加入和消石灰一次性加入，脱硫效果和耗量都是不变的，所以为了节省投资成本和后期运行检修的工作量，只需要在一级脱硫塔内通入消石灰即可。
93.本发明一个或一些实施方式中，提供上述双塔双循环半干法脱硫装置或上述双塔双循环半干法脱硫工艺在高工况脱硫中的应用；
94.所述高工况脱硫即原始二氧化硫浓度超过2000mg/nm3。
95.以上所揭露的仅为本公开的优选实施例而已，当然不能以此来限定本公开之权利范围，因此依本公开申请专利范围所作的等同变化，仍属本公开所涵盖的范围。